Экстренная медицина

Утомление — это временное функциональное состояние, наступающее вследствие выполнения продолжительной или интенсивной работы, проявляющееся в снижении работоспособности. Биологическая роль утомления состоит в своевременной защите организма от истощения при длительной или напряженной мышечной работе. Физиологические сдвиги при резко выраженном утомлении носят черты стрессовой реакции, сопровождающейся нарушением постоянства внутренней среды организма. В то же время повторное утомление, не доводимое до чрезмерного, является средством повышения функциональных возможностей организма.

В зависимости от преимущественного содержания работы (умственной или физической) можно говорить об умственном или физическом утомлении. Различают также острое и хроническое, общее и локальное, скрытое (компенсируемое) и явное (некомпенсируемое) утомление.

Острое утомление наступает при относительно кратковременной работе, если ее интенсивность не соответствует уровню физической подготовленности субъекта. Оно проявляется в резком падении сердечной производительности (сердечная недостаточность), расстройстве регуляторных влияний со стороны ЦНС и эндокринной системы, в увеличении потоотделения, нарушении водно-солевого баланса.

Хроническое утомление является результатом недовосстановления после работы. При хроническом утомлении утрачивается способность к усвоению новых двигательных навыков, падает работоспособность, снижается естественная устойчивость организма к заболеваниям.

Утомление, возникающее при физической работе, в которую вовлечены обширные мышечные группы, называется общим. Для общего утомления характерно нарушение регулятор-ной функции ЦНС, координации двигательной и вегетативной функций, снижение эффективности волевого контроля за качеством выполнения движений. Общее утомление сопровождается расстройствами вегетативных функций: неадекватным нагрузке увеличением ЧСС, падением пульсового давления, уменьшением легочной вентиляции. Субъективно это ощущается как резкий упадок сил, одышка, сердцебиение, невозможность продолжать работу.

Когда чрезмерная нагрузка падает на отдельные мышечные группы, развивается так называемое локальное утомление. В отличие от общего утомления, при локальном утомлении страдает не столько центральный аппарат управления, сколько местные структурные элементы регуляции движений: терминали двигательных нервов, нервно-мышечный синапс. Нарушения в нервно-мышечной передаче возбуждения развиваются задолго до того, как сами исполнительные приборы перестают нормально функционировать. В пресинаптической мембране уменьшается количество ацетилхолина, вследствие чего падает потенциал действия постсинаптической мембраны. Происходит частичное блокирование эфферентного нервного сигнала, передаваемого на мышцу. Сократительная функция мышцы ухудшается.

В скрытой, компенсируемой фазе развития утомления сохраняется высокая работоспособность, поддерживаемая волевыми усилиями. Но экономичность работы при этом падает. Продолжение ее вызывает некомпенсируемое, явное утомление. Главным признаком некомпенсируемого утомления является снижение работоспособности при угнетении функций внутренних органов и двигательного аппарата. Угнетается функция надпочечников, снижается активность дыхательных ферментов, интенсивные процессы анаэробного энергообмена ведут к накоплению недоокисленных продуктов и падению резервной щелочности крови. При резком падении работоспособности, когда физически невозможно продолжать работу, спортсмен отказывается от нее (сходит с дистанции, прекращает тренировку).

Рациональное построение тренировочного процесса невозможно без глубокого понимания механизмов развития утомления. Появление центрально-нервной теории связано с именем И.М. Сеченова. Утомление в целостном организме наступает прежде всего в ЦНС. При этом более ранимыми оказываются высокодифференцированные клетки коры полушарий большого мозга. Торможение — универсальный механизм, предохраняющий нервную систему, а через нее и все органы и ткани от истощения, в результате которого организм может утратить жизнеспособность.

Й.П. Павлов показал, что утомление и восстановление — это две стороны одного процесса. Соотношение их — основа деятельного состояния или перехода к пониженной активности живой структуры.

Физиологические и биохимические сдвиги, происходящие в организме во время работы, приводят к ухудшению функционального состояния, работающего органа. Но они в то же время стимулируют восстановительные процессы, причем скорость восстановления тем выше, чем быстрее наступает утомление. По современным представлениям, истощение энергетического материала клеток, прежде всего АТФ, оставляет структурный след в генетическом аппарате клетки. Дефицит АТФ стимулирует увеличение белковой массы митохондрий и по принципу обратной связи ведет к увеличению выработки АТФ по ходу работы и в восстановительном периоде. В результате адаптация к этому виду нагрузки повышается. Истощение, превышающее допустимые пределы, ведет к срыву адаптации с развитием картины переутомления.

Современные концепции утомления складываются из представлений о многоструктурности и неоднозначности функциональных изменений в отдельных системах во время работы. В зависимости от вица работы, ее напряженности, продолжительности ведущая роль в развитии утомления может принадлежать различным физиологическим системам.

Изменения в гуморальной системе регуляции могут стать ведущими факторами утомления при напряженной мышечной работе, связанной с эмоциональным стрессом. При длительной истощающей работе наряду с предельными затратами энергии продолжение работы может лимитировать и утомление.системы гипоталамус — гипофиз — надпочечники. Нарушения в центральном звене регуляции физиологических функций могут играть существенную роль в развитии утомления при кратковременной мышечной работе скоростного характера. В результате мощного потока проприоцептивных и хеморецептивных импульсов в ЦНС развивается запредельное торможение (первичное утомление). Чрезмерная частота нервных импульсов к исполнительным приборам истощает и генерирующие их нервные клетки. Уже через несколько секунд работы падает лабильность нервных центров, в результате чего снижается и скорость выполнения упражнений.

Снижение скорости ресинтеза АТФ вследствие накопления продуктов межуточного обмена может рассматриваться как главный фактор, ограничивающий продолжительность интенсивной работы. В скелетных мышцах поддерживается относительно постоянная концентрация АТФ. Расходование ее инициирует компенсаторные процессы: повышается активность окислительных ферментов. Углеводы, свободные жирные кислоты и аминокислоты окисляются в митохондриях. При этом освобождается энергия, которая ищет на ресинтез АТФ или запасается в макроэргических связях КрФ. При работе в анаэробных условиях ресинтез АТФ идет с накоплением молочной кислоты.

Переключение на анаэробные источники энергии при работе определяется не только ее интенсивностью, но и уровнем тренированности спортсмена. Чем ниже этот уровень, тем быстрее совершается переход на менее экономичный способ получения энергии, тем быстрее развивается некомпенсируемое утомление. Избыток молочной кислоты в мышцах может приводить к разобщению процессов образования энергии в окислительном цикле и накоплению ее в фосфагенах — АТФ и КрФ.

Поэтому спортсмен с невысоким уровнем тренированности отказывается от работы значительно раньше, чем у него наступает истощение энергетических ресурсов. Молочная кислота служит источником водородных ионов. Их избыток в сократительном аппарате мышц препятствует образованию актомиози-новых мостиков.

Подключение гликолиза к энергообеспечению происходит при высокой мощности работы через 20 — 30 с после ее начала. Накапливающиеся при этом продукты обмена тормозят окислительное фосфорилирование. Накопление лактата в мышцах является, по-видимому, главным фактором развития утомления при работе субмаксимальной мощности.

При работе большой мощности главной причиной развития утомления является относительная гипоксия ткани, а также постепенное накопление продуктов гликолиза и их угнетающее действие на аэробный обмен в мышцах, на процессы нервной регуляции двигательной функции. Парадоксальное на первый взгляд развитие гипоксии в условиях предельного потребления кислорода и переход на использование энергии гликолиза объясняются тем, что потребность в кислороде при работе большой мощности намного выше максимально возможного его потребления. Часть энергии организм вынужден черпать из анаэробного расщепления глюкозы — гликолиза. Отсюда избыток молочной кислоты.

При длительной работе умеренной мощности на первое место в развитии утомления выходит истощение энергетических ресурсов — главным образом гликогена в печени и в работающих мышцах. Нарушения в регуляторных влияниях ЦНС являются, вероятно, вторичными.

Сдвиги в химизме внутренней среды в результате накопления продуктов межуточного обмена отражаются в первую очередь на состоянии функций высших корковых и подкорковых регуляторов физиологических функций. Образуется порочный круг нарушения регуляторных механизмов. Первичные метаболические расстройства усугубляются нарушением регуляторных влияний со стороны ЦНС.

Строгая количественная оценка значимости отдельных факторов в развитии утомления при конкретных видах мышечной работы является одним из важных элементов управления тренировочным процессом. Выделение ведущего фактора возможно при правильном подборе тестирующих проб и методик исследования.

Утомление у детей школьного возраста развивается быстрее, чем у взрослых людей, вследствие ряда особенностей деятельности ЦНС. У детей быстрее нарушаются процессы внутреннего торможения, в особенности дифференцировочного и запаздывающего. При этом ухудшается внимание, появляется двигательное беспокойство, сменяющееся резким спадом активности в результате развития охранительного торможения и понижения возбудимости корковых клеток. Дети отказываются от работы задолго до развития критического состояния, связанного с накоплением продуктов межуточного распада и тем более с истощением энергетических источников.

В занятия с детьми не следует включать однообразную, монотонную работу. Необходимо чередовать различные виды работы, облегчающие восстановление по механизму активного отдыха. Учитывая, что работоспособность у детей падает от первого урока к последнему, от понедельника к субботе, в режиме дня следует предусмотреть соответствующее содержание физических и умственных нагрузок, а также средства и методы их активизации.

Фомин А. Ф. Физиология человека, 1995 г.